一、鈦工業(yè)的概括介紹

　　1.1  鈦金屬介紹

　　鈦在金屬材料王國(guó)中被稱為“全能金屬”，是繼鐵、鋁之后極具發(fā)展前景的“第三金屬”、“戰(zhàn)略金屬”及“空間金屬”。純鈦是銀白色的金屬，它具有許多優(yōu)良性能。鈦的密度比鋼小43%，比輕金屬鎂稍大一些。鈦的強(qiáng)度大，純鈦抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)180kg/mm2，與鋼相差不多，比鋁大兩倍，比鎂大五倍。鈦耐高溫，熔點(diǎn)1942K，比黃金高近1000K，比鋼高近500K。有些鋼的強(qiáng)度高于鈦合金，但鈦合金的比強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度和密度之比）卻超過(guò)優(yōu)質(zhì)鋼。由于其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，良好的耐高溫、耐低溫、抗強(qiáng)酸、抗強(qiáng)堿，以及高強(qiáng)度、低密度，目前已廣泛應(yīng)用在航空航天、石油化工、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。

　　鈦的具體優(yōu)勢(shì)性能包括：

　?、?比強(qiáng)度高：鈦密度為4.5g／cm3，比鋼輕43%，而機(jī)械強(qiáng)度卻與鋼相差不多，比鋁大兩倍，比鎂大五倍，因此表現(xiàn)出較高的比強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度與材料表觀密度之比）；

　?、?耐蝕性好：常溫下，鈦表面易生成一層極薄的致密的氧化物保護(hù)膜，可以抵抗強(qiáng)酸甚至王水的作用，表現(xiàn)出強(qiáng)的抗腐蝕性。鈦合金制成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇增加 80%。此外，鈦無(wú)磁性，不會(huì)被水雷發(fā)現(xiàn)，具有很好的反監(jiān)視、監(jiān)測(cè)作用。

圖1：鈦及部分其他金屬的物理性能

　　1.2  鈦冶煉

　　與其他金屬相比，鈦及其合金是高化學(xué)活性金屬，在熔融狀態(tài)下幾乎與所有耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且不能在大氣中進(jìn)行熔煉，必須在真空或惰性氣氛下進(jìn)行，因此鈦合金的熔煉技術(shù)難度較大，目前只有少數(shù)國(guó)家掌握了鈦合金的熔煉技術(shù)。

圖2：鈦產(chǎn)業(yè)鏈全景示意圖

　　1.3  鈦礦供給端

　　全球鈦資源主要分布在澳大利亞、南非、加拿大、中國(guó)和印度等國(guó)。據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)擁有的鈦鐵礦儲(chǔ)量最高，達(dá)到2.3億噸，約占全球總儲(chǔ)量的32.86%;其次為澳大利亞地區(qū)，儲(chǔ)量達(dá)1.5億噸，占全球總儲(chǔ)量的21.43%。

圖4：2014-2020年全球鈦鐵礦儲(chǔ)量和產(chǎn)量情況

圖5：2020年全球主要國(guó)家鈦鐵礦儲(chǔ)量占比情況

　　從進(jìn)口來(lái)源國(guó)看，我國(guó)鈦精礦進(jìn)口主要集中在莫桑比克、越南、肯尼亞、挪威、澳大利亞、韓國(guó)和印度7個(gè)國(guó)家，上述7國(guó)進(jìn)口量占進(jìn)口總量的81.8%，總體來(lái)看進(jìn)口集中度相對(duì)較高。2021年中國(guó)鈦精礦進(jìn)口380萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)26.06%。從莫桑比克進(jìn)口的鈦精礦占進(jìn)口總量的 38.5%，鈦精礦對(duì)外依存度較高。

圖6：2021年中鈦鐵礦及精礦進(jìn)口來(lái)源國(guó)（單位：噸）

　　1.4  鈦礦需求端：航空航天領(lǐng)域的空間巨大

　　鈦是一種物理性能優(yōu)良、化學(xué)性能穩(wěn)定的材料。鈦及其合金強(qiáng)度高、比重小， 耐海水腐蝕和海洋氣氛腐蝕，可以很好地滿足人們?cè)诤Ｑ蠊こ谭矫鎽?yīng)用的要求。經(jīng)過(guò)鈦業(yè)界人士和海洋工程應(yīng)用研究人員多年的努力，鈦已經(jīng)在海洋油氣開發(fā)、海港建筑、沿海發(fā)電站、海水淡化、船舶、海洋漁業(yè)及海洋熱能轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。

圖7：2020年我國(guó)鈦材在不同領(lǐng)域的應(yīng)用比例

　　二、鈦合金-新型武器裝備的明星金屬

　　2.1  鈦合金的軍工應(yīng)用

　　2.1.1  航空領(lǐng)域：鈦合金比重衡量飛機(jī)先進(jìn)程度

　　由于鈦合金具備密度低、比強(qiáng)度高、耐蝕性好、導(dǎo)熱率低等特點(diǎn)，因此廣泛的應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)件（如蒙皮、管材零件、緊固件、各種鈑金件和承力構(gòu)件等）和發(fā)動(dòng)機(jī)（如壓氣盤、靜葉片、動(dòng)葉片、機(jī)殼、燃燒室外殼、排氣機(jī)構(gòu)外殼、中心體、噴氣管、壓氣機(jī)葉片、輪盤和機(jī)匣等零件）等部位。

　　2.1.2  航天領(lǐng)域：重大工程建設(shè)及導(dǎo)彈儲(chǔ)備將增加鈦合金需求

　　航天飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造中考慮最多的就是減重問(wèn)題，提高結(jié)構(gòu)效益是關(guān)鍵，同時(shí)要求結(jié)構(gòu)材料具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，如適應(yīng)高溫、高濕、高鹽等腐蝕性服役環(huán)境等。鈦合金材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼制材料，在大幅度降低航空航天飛行器的結(jié)構(gòu)重量的同時(shí)可提高航空航天飛行器結(jié)構(gòu)的抗腐蝕損壞能力，對(duì)增加航空航天飛行器航射程、降低燃料消耗、延長(zhǎng)服役壽命、提高服役可靠性等方面均具有重要意義。因此鈦合金材料自產(chǎn)生以來(lái)特別受到航空航天飛行器設(shè)計(jì)者的青睞，鈦合金在航天火箭中所占質(zhì)量為5%～30%，實(shí)際上沒有一種航天火箭是不使用鈦及鈦合金的。如在前蘇聯(lián)的“能源-暴風(fēng)雪”號(hào)、“金星”號(hào)、“月球”號(hào)、“和平”號(hào)等航天器中得到非常廣泛的應(yīng)用。目前鈦合金在航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要在三方面：①在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用；②在空間飛行器動(dòng)力系統(tǒng)中；③在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中的應(yīng)用。

　　2.1.3  船舶軍艦：優(yōu)異的耐蝕性能天生適合船舶

　　由于鈦合金具有比強(qiáng)度高，且在海水及海洋氣氛下具有優(yōu)異的耐蝕性能，因此在船舶領(lǐng)域也得到了廣泛的運(yùn)用。主要應(yīng)用于耐壓艇體、結(jié)構(gòu)件、浮力系統(tǒng)球體，水上船舶的泵體、管道和甲板配件，快艇推進(jìn)器、推進(jìn)軸、水翼艇水翼、鞭狀天線等。目前鈦合金在艦船的應(yīng)用主要集中在一些關(guān)鍵部位，但隨著鈦合金產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，成本下降，未來(lái)艦船鈦合金應(yīng)用占比將不斷提高。

　　三、鈦合金應(yīng)用端未來(lái)發(fā)展

　　3.1  軍用市場(chǎng)：高端鈦材市場(chǎng)廣闊

　　我國(guó)軍機(jī)在數(shù)量上與美國(guó)存在較大差距，具有顯著的總量提升需求。軍用飛機(jī)是直接參加戰(zhàn)斗、保障戰(zhàn)斗行動(dòng)和軍事訓(xùn)練的飛機(jī)的總稱，是航空兵的主要技術(shù)裝備。據(jù)《World Air Forces2021》統(tǒng)計(jì)，截至2020年美國(guó)現(xiàn)役軍機(jī)總數(shù)為13232架，在全球現(xiàn)役軍機(jī)中占比為25%，而我國(guó)現(xiàn)役軍機(jī)總數(shù)為3260架，在全球現(xiàn)役軍機(jī)中占比僅為6%。按各個(gè)細(xì)分機(jī)型來(lái)看，戰(zhàn)斗機(jī)是我國(guó)軍機(jī)中的主力軍，總數(shù)為1571架，但數(shù)量不到美國(guó)同期的60%，且其他機(jī)型的數(shù)量都遠(yuǎn)落后于美國(guó)，具有顯著的總量提升需求。

圖8：2020年中美現(xiàn)役軍用飛機(jī)數(shù)量對(duì)比

圖9：2020年各國(guó)現(xiàn)役軍機(jī)數(shù)量

　　航空鈦合金的主要需求來(lái)自于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的定期維修換新。目前發(fā)動(dòng)機(jī)中鈦合金主要用在中溫區(qū)（低溫區(qū)部分使用陶瓷基復(fù)合材料，高溫區(qū)使用鎳基或鈷基高溫合金），質(zhì)量占比大約為30%。此外我們假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配比 1:1.5，即需要50%的備用發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)《World Air Forces 2021》中對(duì)我國(guó)2020年存量軍用飛機(jī)的統(tǒng)計(jì)，疊加智研咨詢對(duì)我國(guó)2021-2030年新增軍機(jī)數(shù)量預(yù)測(cè)，我們預(yù)計(jì)到2030年我國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)保有量約為8305架。

　　根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院對(duì)鈦合金占發(fā)動(dòng)機(jī)30%左右比重的統(tǒng)計(jì)，假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)維修換新兩年進(jìn)行一次，年均維修次0.5次，我們預(yù)計(jì)2030年我國(guó)軍機(jī)數(shù)量穩(wěn)定后，每年軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的鈦合金總需求量大約在55049噸。除軍機(jī)機(jī)身、航空發(fā)動(dòng)機(jī)外，還有導(dǎo)彈等軍用裝備使用鈦合金，其用鈦量不易預(yù)測(cè)，但我們認(rèn)為在軍機(jī)數(shù)量增加的前提下，其攜帶導(dǎo)彈需求很可能也相應(yīng)提高，預(yù)計(jì)其他領(lǐng)域裝備用鈦總需求量也將出現(xiàn)增長(zhǎng)。

圖10：2030年我國(guó)存量軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修年均鈦合金需求計(jì)算

　　3.2  民用市場(chǎng)：亞太地區(qū)需求強(qiáng)勁，C919放量在即

　　全球客機(jī)市場(chǎng)空間廣闊，中國(guó)及亞太地區(qū)交付預(yù)計(jì)快速增長(zhǎng)。根據(jù)中國(guó)商飛公司市場(chǎng)預(yù)測(cè)年報(bào)（2020-2039），2019年全球噴氣式機(jī)隊(duì)共有客機(jī)共23856架。從全球歷史交付量而言，以空客為主的歐洲市場(chǎng)和以波音為主的北美市場(chǎng)占總市場(chǎng)的份額較大，分別占比全球總份額的20.27%和27.99%。中國(guó)和亞太地區(qū)（除中國(guó)）分別占比16.62%和16.02%，中國(guó)已成為亞太地區(qū)接近半數(shù)以上的客機(jī)交付國(guó)家。預(yù)計(jì)2020-2039年中國(guó)及亞太地區(qū)將在民航領(lǐng)域快速發(fā)展，占據(jù)全球約41.6%的客機(jī)交付量。

圖11：2020-2039年全球各地歷史和預(yù)測(cè)的客機(jī)交付量（架）

　　與軍用戰(zhàn)機(jī)類似，民用客機(jī)中鈦材同樣應(yīng)用于機(jī)體以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)兩大部位。雖然鈦合金結(jié)構(gòu)占比整體低于軍用戰(zhàn)機(jī)，但由于空機(jī)質(zhì)量大，單架客機(jī)鈦材用量顯著高于軍用戰(zhàn)機(jī)。根據(jù)資料顯示，波音787夢(mèng)幻客機(jī)鈦合金結(jié)構(gòu)占比達(dá)15%，機(jī)身鈦合金用量約為8.5噸—10噸。中國(guó)首款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單通道渦扇噴氣客機(jī)C919，機(jī)翼機(jī)體上共有二十多個(gè)鈦合金零部件包括鍛件、厚板、薄板、管材等，鈦合金結(jié)構(gòu)占比為9.3%，用量約為1.9噸。結(jié)合中國(guó)商飛《民用飛機(jī)市場(chǎng)預(yù)測(cè)年報(bào)（2020-2039）》，2020-2039年C919大飛機(jī)（單通道客機(jī)）民用市場(chǎng)帶來(lái)鈦合金需求量約11280 噸。根據(jù)中國(guó)航空新聞網(wǎng)，2021年第一架國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919取得適航證后或?qū)⒔桓督o東方航空公司，隨著國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的正式交付，民用航空鈦材市場(chǎng)將實(shí)現(xiàn)從“零”到“一”的飛躍。

　　四、鈦合金整體市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)分析

　　4.1  鈦合金的“百貨商店”與“專賣店”式競(jìng)爭(zhēng)格局

　　軍用高端鈦合金與國(guó)外不直接競(jìng)爭(zhēng)，但仍有一定差距：盡管近年來(lái)我國(guó)鈦合金材料的研究工作已取得了顯著的進(jìn)展，但高端領(lǐng)域用鈦合金產(chǎn)品的品質(zhì)與國(guó)外相比還有很大的差距，如鈦合金擠壓型材、模鍛件、大型鈦合金寬厚板、大型鈦合金鑄件、航空緊固件用鈦合金棒絲材等，亟需我國(guó)鈦行業(yè)提高產(chǎn)品品質(zhì)，以充分滿足國(guó)防軍工對(duì)鈦合金的發(fā)展需要。目前國(guó)外的主要廠商有日本東邦鈦公司、美國(guó)鈦金屬公司、俄羅斯VSMPO-AVISMA等。由于各國(guó)對(duì)軍工材料的出口均有嚴(yán)格的限制，因此目前國(guó)內(nèi)高端鈦合金軍工市場(chǎng)方面基本上不會(huì)面臨來(lái)自國(guó)外公司的競(jìng)爭(zhēng)。但未來(lái)隨著我國(guó)民用航空大飛機(jī)的落地批產(chǎn)，一方面打開了市場(chǎng)空間，另一方面也將在民用航空鈦合金方面與國(guó)際鈦合金龍頭企業(yè)形成競(jìng)爭(zhēng)。

圖12：國(guó)際鈦及鈦合金生產(chǎn)企業(yè)

　　鈦加工行業(yè)已形成國(guó)有大型企業(yè)為龍頭的格局：目前，我國(guó)鈦加工行業(yè)通過(guò)近 10 年的結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)，已形成以寶鈦股份、西部超導(dǎo)、西部材料和金天鈦業(yè)等國(guó)有大型企業(yè)為代表的一線龍頭企業(yè)，他們以各自的多年行業(yè)技術(shù)積累和背景為依托，不論在產(chǎn)量還是利潤(rùn)水平方面，均取得了近 10 年來(lái)的最好水平。

圖13：我國(guó)主要鈦及鈦合金生產(chǎn)企業(yè)

　　“百貨商店”與“專賣店”式競(jìng)爭(zhēng)格局：從歷史來(lái)看，寶鈦、西部超導(dǎo)和西部材料同源，原先三家是一家，是國(guó)家建設(shè)的軍工服務(wù)研究地，最早在寶雞是研究院加上加工廠，一直到80年代中期。研究院獨(dú)立成為西北有色金屬研究院，從寶雞搬遷西安，之后先后成立西部材料和西部超導(dǎo)。西部材料最開始從事稀有難熔金屬，后面西部鈦業(yè)和西部材料重組，加入了鈦合金業(yè)務(wù)。西部超導(dǎo)最早是做超導(dǎo)材料，鈦合金也是后續(xù)發(fā)展加入的業(yè)務(wù)。從目前來(lái)看，由于歷史地位的存在，寶鈦是產(chǎn)業(yè)化最長(zhǎng)、最大、材料品種最全的鈦合金生產(chǎn)企業(yè)，可以看為是鈦合金的“百貨商店”。而西部材料與西部超導(dǎo)兩家實(shí)控人同為西北有色金屬研究院，因此存在同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)限制，致使西部材料主要是鈦合金板材、管材，西部超導(dǎo)主要是鈦合金棒絲材。兩家各自在自己領(lǐng)域有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，可以看做是某一類鈦合金的“專賣店”。

圖14：鈦合金企業(yè)特點(diǎn)對(duì)比

　　“十四五”紛紛出臺(tái)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃：2021年三家鈦合金上市企業(yè)分別公告擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，2020年寶鈦集團(tuán)提出了在“十四五”末，鈦材市場(chǎng)占有率居世界第一、鈦材產(chǎn)量達(dá)到5萬(wàn)噸的目標(biāo)計(jì)劃；西部材料預(yù)計(jì)募投項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后鈦合金總體產(chǎn)能達(dá)1萬(wàn)噸；西部超導(dǎo)預(yù)計(jì)募投項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后鈦合金產(chǎn)能將超1萬(wàn)噸，綜合來(lái)看三家企業(yè)到十四五末期，鈦合金總產(chǎn)能將超7萬(wàn)噸，我們預(yù)計(jì)其中軍品產(chǎn)能有望達(dá)到3萬(wàn)噸左右。

　　4.2  國(guó)內(nèi)企業(yè)相關(guān)產(chǎn)能產(chǎn)量

　　2020 年，我國(guó)鈦加工行業(yè)通過(guò)近十年的結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)，已形成以寶鈦集團(tuán)有限公司、西部超導(dǎo)材料科技股份有限公司、湖南湘投金天鈦金屬股份有限公司和西部材料科技股份有限公司等國(guó)有大型企業(yè)為代表的一線龍頭企業(yè)，他們以各自的多年行業(yè)技術(shù)積累和背景為依托，不論在產(chǎn)量還是利潤(rùn)水平方面，均取得了近十年來(lái)的最好水平；另外，以新疆湘潤(rùn)新材料科技有限公司、重慶金世利航空材料有限公司和陜西天成航空材料有限公司等為代表的民營(yíng)企業(yè)，由于持續(xù)看好未來(lái)軍工、醫(yī)療等高端領(lǐng)域市場(chǎng)需求，利用各自的實(shí)力在各自細(xì)分領(lǐng)域取得了突出的業(yè)績(jī)。

圖15：2020年我國(guó)主要鈦材生產(chǎn)企業(yè)的鈦加工材產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)（單位：噸）

圖16：2020年我國(guó)主要鈦材生產(chǎn)企業(yè)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)（單位：噸）

　　根據(jù)我國(guó)國(guó)內(nèi)32家鈦材生產(chǎn)企業(yè)的統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)共生產(chǎn)鈦加工材97029t，同比增長(zhǎng)了28.9%，已連續(xù)六年增長(zhǎng)。在產(chǎn)業(yè)分布方面，從上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，海綿鈦生產(chǎn)主要分布在遼寧地區(qū)，五家企業(yè)的產(chǎn)量占到全國(guó)的三分之一以上（34.6%），同比有所下降；鈦及鈦合金錠生產(chǎn)主要集中在陜西，14家主要生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)量占中國(guó)產(chǎn)量的4成以上（46.5%），同比有所增長(zhǎng)；鈦及鈦合金棒材生產(chǎn)也主要集中在陜西，產(chǎn)量在500t以上的主要7家生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)量占總量的74.6%；陜西4家主要鈦板材生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)量占到全國(guó)22.7%，同比有所減少；鈦管的生產(chǎn)主要集中在長(zhǎng)三角地區(qū)，主要4家生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)量占全年總量的34.4%，同比有所增長(zhǎng)。軍用領(lǐng)域，寶鈦股份、西部超導(dǎo)、西部材料、金天鈦業(yè)為主要的供貨商，從產(chǎn)品形態(tài)及專注領(lǐng)域來(lái)看，四家?guī)缀鯚o(wú)直接競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

圖17：我國(guó)主要軍用高端鈦合金企業(yè)全方位對(duì)比

　　五、行研觀點(diǎn)

　　鈦合金因于其優(yōu)質(zhì)的屬性，比強(qiáng)度高、耐蝕性好、超導(dǎo)性好，日前在各大領(lǐng)域中被廣泛運(yùn)用。鈦合金分為低中高端三類，低端主要集中于化工、制造、能源等產(chǎn)業(yè)，由于軍工對(duì)于金屬的高質(zhì)量要求，中高端鈦合金被硬性用于航空航天等制造中。

　　我國(guó)鈦材加工主要應(yīng)用于化工領(lǐng)域，與全球相比最主要的差別在航空領(lǐng)域，全球范圍內(nèi)航空用鈦材始終占據(jù)鈦材總需求的53%左右，而國(guó)內(nèi)航空航天用鈦材的比例僅為20%。中國(guó)面對(duì)日益復(fù)雜的國(guó)際政治環(huán)境，不僅有對(duì)國(guó)家軍事安全的擔(dān)憂，同時(shí)有也對(duì)軍工掐脖子技術(shù)和工業(yè)的強(qiáng)烈國(guó)產(chǎn)替代意愿。并且，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919，國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星航天等民用領(lǐng)域的市場(chǎng)興起，勢(shì)必帶動(dòng)原材料、配件廠商的產(chǎn)能上升。但民用市場(chǎng)存在較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)產(chǎn)替代的過(guò)程仍然面臨價(jià)格戰(zhàn)的壓力，相比于軍工市場(chǎng)會(huì)更加依賴規(guī)模效應(yīng)帶來(lái)的成本優(yōu)化。整體看來(lái)，中高端領(lǐng)域的鈦材需求量呈加速增長(zhǎng)勢(shì)頭?！笆奈濉逼陂g高端鈦合金需求呈現(xiàn)20%的高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。加持新國(guó)產(chǎn)替代過(guò)程，我國(guó)自主高端鈦材生產(chǎn)商擁有很大未來(lái)市場(chǎng)的想象空間。